Введение.

  Мировой океан — огромная и  очень хрупкая система. Это особенно стало очевидно в последние десятилетия, когда загрязнение океанских вод достигло невиданных масштабов. А между тем от состояния воды зависит не только благополучие экосистем, но и  сама человеческая цивилизация во многом зависит от Мирового океана: он влияет на погоду и климат всей планеты. Именно поэтому загрязнение Мирового океана стало одной из самых серьезных экологических проблем современности.

Нефть и нефтепродукты, сточные воды, химикаты, тяжелые металлы, радиоактивные отходы, ртуть и пластик — вот основные источники загрязнения Мирового океана.

Выброшенный в океан мусор формирует самые настоящие плавучие континенты, самый известный из которых — Тихоокеанское мусорное пятно, которое можно разглядеть даже с борта МКС. Это гигантское скопление мусора на севере Тихого океана.

Существование Большого тихоокеанского мусорного пятна было предсказано ещё в 1988 году. Этот огромный континент площадью от 700 тыс. до 1,5 млн. км² состоит из миллионов тонн мусора, в частности, пластика. На этом пятне можно было бы разместить две Германии.

Концентрация мелких частиц пластика в верхних слоях мусорного континента — одна из самых высоких в Мировом океане. Морские организмы, обитающие здесь, начинают употреблять их в пищу, путая с планктоном. Страшно говорить о количестве морских обитателей, застрявших в кусках пластика и погибших, либо существовавших с ними пожизненно.

В своем исследовательском проекте я хочу изучить проблему загрязнения океана и оценить новейшую систему очистки, которую придумал молодой гений из Нидерландов Боян Слат. Возможно, не все потеряно, и от мусорного континента можно избавиться в кратчайшие сроки.

Цель: изучить проблемы загрязнения Мирового океана и предложить  систему очистки мирового океана «Clean it up».

Задачи:

1. Изучение проблемы загрязнения Мирового океана;
2. Изучить принцип работы системы очистки «Clean it up»;
3. Создать модель очистки океана Бояна Слата;
4. Провести анкетирование среди учащихся на тему «Загрязнение Мирового океана».

  Актуальность.

       Мало кто знает о существовании Большого тихоокеанского мусорного пятна. Пагубное влияние этого «седьмого континента» на гидросферу невероятно велико. Я считаю, что мой проект актуален, так как освещает злободневную экологическую проблему.

Гипотеза.

Я предполагаю, что можно решить проблему загрязнения Мирового океана с помощью изобретения Бояна Слата -  системы очистки «Clean it up».

Методы  используемые в проекте:

1. Аналитический;
2. Сравнительный;
3. Моделирование;
4. Анкетирование.
5. 1. Виды загрязнений Мирового океана

Развитие цивилизации привело к усилению загрязнения Мирового океана. Ситуация начала ухудшаться примерно с середины ХХ века, что было связано с развитием химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Сегодня можно выделить несколько типов загрязнения:

- физическое. Мусор, а в особенности пластик, который практически не разлагается, — огромная проблема для экологии океанов. По поверхности Мирового океана дрейфуют миллионы тонн пластиковых отходов, причем, по оценкам экспертов, 80% этого мусора попало в океан с суши и лишь 20% было сброшено или смыто с кораблей.

- биологическое. Загрязнение вод Мирового океана чужеродными бактериями и различными микроорганизмами, а также органическими отходами неуклонно приводит к нарушению хрупкого экологического баланса;

- химическое. Химикаты и тяжелые металлы используются в самых разных видах промышленности. Вместе со сточными водами они попадают в океан, причем в огромных количествах. Особенно опасна ртуть, которая накапливается в том числе и в живых организмах, а также пестициды. Однако не только крупные заводы виновны в химическом загрязнении океана: немало химикатов попадает в воду и из канализации, ведь мы постоянно используем синтетические моющие вещества;

- нефтяное. Нефть и нефтепродукты — основной источник загрязнения Мирового океана. Нефть попадает в воду в результате техногенных катастроф, крушений танкеров и бурения скважин, но немало нефтепродуктов сбрасывает и обычный морской транспорт.

- тепловое. Отработанная вода, которая сбрасывается в океаны электростанциями, локально повышает температуру воды, что приводит к массовой гибели существ, не способных выжить при таких высоких температурах. Это нарушает пищевые цепочки и приводит к исчезновению множества видов животных. В то же время некоторые виды водорослей начинают размножаться слишком активно, результатом чего становится цветение воды;

- радиоактивное. Океан давно превратился в кладбище радиоактивных отходов. По оценкам исследований, сегодня в Мировом океане находится столько радиоактивных веществ, что их хватило бы на 30 (!) Чернобылей.

Сложно сказать, какой из видов загрязнения наиболее опасен — все они, в той или иной мере, влияют на экосистему планеты, в том числе и на человека. Например, токсины могут накапливаться в тканях промысловых рыб, делая их непригодными для приема в пищу. Так, в тунце из Адриатического моря часто обнаруживают очень высокое содержание ртути, а в рыбе из северных морей нередко повышено содержание свинца. Отравление морепродуктами, содержащими токсины, может быть фатальным: болезнь Минаматы, вызванная отравлением морепродуктами с высоким содержанием ртути, унесла жизни минимум 70 человек.

Цветение прибрежных вод, вызванное сбросом органических отходов и удобрений, делает их непригодными для рыболовства, так как рыба в цветущей воде гибнет. Это не только лишает гурманов морских деликатесов, но и отнимает работу у сотен тысяч людей. На этом фоне превращение райских пляжей в зловонные свалки кажется меньшей из проблем.

1. 2. Источники загрязнения мирового океана.

       Очевидно, что главным источником загрязнения мирового океана является человек и его деятельность. Выделим конкретные примеры источников загрязнения мирового океана:

1. Мусор -  наносит вред более чем 250 видам морских животных и птиц и выделяет в воду токсичные вещества.
2. Загрязнение нефтепродуктами. Нефтяные разливы приводят к гибели огромного количества морских животных, рыб и птиц, а кроме того, они препятствуют нормальному теплообмену между слоями воды. Крушение танкеров с нефтью способно погубить всю экосистему вокруг аварии на несколько лет.
3. Сточные воды. Канализационная вода загрязнена различными моющими средствами, химическими веществами, от которых полностью очистить воду практически невозможно.
4. Промышленные отходы. Фабрики и заводы сбрасывают отработанные материалы в открытые водоемы. Как следствие — через речные пути это попадает в океан.
5. Удобрения и пестициды. Попадая в водную среду, они стимулируют увеличение растительности, что нарушает природный баланс между растениями и животными.
6. Радиоактивное заражение. Малоизученный тип загрязнения океана, однако не менее вредоносный, чем предыдущие. Излучение способно кардинально влиять на организмы, живущие в океане.
7. Пластик. Проблема, которую решить позволяют такие новейшие технологии, как изобретение Бояна Слата. Благодаря им становится возможным очищение океана от пластиковых отходов.

Именно эти источники загрязнения мирового океана в совокупности создали глобальную проблему человечества: экология океана подвержена большой опасности.

1. 3. Влияние пластиковых отходов на организмы биосферы мирового океана.

        Тихоокеанский мусорный континент, хоть и имеет такое название, предоставить живым организмам благоприятную для жизни среду не способен. Напротив, это место — настоящая погибель морских обитателей. Рассмотрим несколько душещипательных примеров обречения существ на погибель, виной чему является пластик:

1. Застревание в пластиковых отходах. Зачастую случается так, что живые организмы попадают в пластиковые объекты и не имеют возможности выбраться. Отходы искривляют части тела животных, и, как следствие, приводят к нарушениям внутренних органов.В лучшем случае, онитак существуютс ними всю жизнь, в худшем — погибают. (см. приложение рис. 1)
2. Попадание пластика в организм. К сожалению, многие довольно умные обитатели океана принимают мусор за еду, не говоря о морских огурцах, которые поглощают всё, что поймают. Влияет на это как визуальное привлечение живых организмов к мусору, так и запах пластика. В пластике содержится диметилсульфид, который, как известно, привлекает птиц. (см. приложение рис. 2)
3. Токсины от микропластика. Под воздействием солнечных лучей пластик способен разлагаться на микрочастицы, называемые микропластиком. Рыбы, которые едят этот микропластик, зачастую бывают выловлены и поданы в ресторанах как блюдо. Так выброшенная бутылка способна вернуться к человеку бумерангом. (см. приложение, рис. 3)

    Таким образом, можем сделать вывод, что влияние пластика на живых организмов невероятно велико и касается непосредственно самого человека. Именно для решения этой проблемы и созданасистема очистки мирового океана «Cleanitup».

4. Мусорный континент

Восточный мусорный континент, или Pacific Trash Vortex — Тихоокеанский «мусороворот» - это   скопление мусора антропогенного происхождения в северной части Тихого океана. Он расположен между 135°—155° западной долготы и 35°—42° северной широты. На этом участке находится скопление пластика и других отходов, принесённых водами Северо-тихоокеанской системы течений (прил.2).

Вопреки распространенному мнению, Большое тихоокеанское мусорное пятно не является огромным островом твердого мусора, плавающим в Тихом океане, а скорее безграничным, почти неизмеримым супом микроскопических обломков.

Большая часть этого мусора происходит из Северной Америки или Азии. С помощью океанических течений мусор скапливается в определенных участках Тихого океана.

Несколько океанических течений сходятся в Северо-Тихоокеанском течении, которое представляет собой систему вращающихся океанских течений, вызванных ветром и силами инерции.

Большое тихоокеанское мусорное пятно на самом деле состоит из двух частей:

- Западного тихоокеанского мусорного пятна, расположенного недалеко от Японии;

- Восточного тихоокеанского мусорного пятна, которое находится между западным побережьем Соединенных Штатов и Гавайскими островами.

Большое тихоокеанское мусорное пятно состоит в основном из микропластика или микроскопических пластиковых частиц. Несмотря на некоторые разногласия из-за размеров, Национальное управление океанических и атмосферных исследований называет микропластиком частицы пластмассы диаметром менее 5 мм. Они могут поступать из разных источников, включая косметику, одежду и промышленные процессы.

В настоящее время существуют две классификации микропластика:

- первичный микропластик являются прямым результатом использования человеческих продуктов;

- вторичный микропластик представляет собой микроскопические пластиковые частицы, полученные в следствии разрушения более крупных пластиковых обломков, таких как макроскопические части, составляющие основную массу Большого тихоокеанского мусорного пятна.

Оба типа, как известно, сохраняются в окружающей среде в больших количествах, особенно в водных и морских экосистемах.

Поскольку пластмасса не разрушается в течение многих лет, она становится частью пищевой цепи и накапливается в тканях многих организмов.

Большое тихоокеанское мусорное пятно состоит из:

- Пластмассы: которая составляет около 80% мусора. Пластмасса – дешевый и один из самых распространенных синтетических материалов, и благодаря своей долговечности и универсальности, пользуется популярностью среди людей, а также в промышленности. Некоторые из частиц чрезвычайно малы – эти микрошарики создают множество проблем для дикой природы.

-  Больших обломков: составляющих около 20% мусора, в основном поступают от промысловых операций, морских нефтяных вышек или разливов с судов.

- Затонувшего мусора. Недавно океанографы подсчитали, что до 70% морского мусора находятся не на поверхности, а на дне океана.

5. Самые грязные места Тихого океана.

1. Желтое море.

Желтое море находится в районе интенсивного судоходства между Южной Кореей и КНР. Это сильно загрязненный участок, имеющий сообщение с Тихим океаном. На побережье обеих стран расположено множество предприятий, сбрасывающих промышленные отходы в море. Это жидкие вещества, получающиеся в результате деятельности химических предприятий, пластик, отходы титанового производства. Огромный ущерб экологии нанесла катастрофа, случившаяся в конце 90-х годов прошлого столетия. Произошел разлив нефти с танкера, в результате чего образовалось большое нефтяное пятно. Пострадало множество жителей близлежащих деревень, а также животные и птицы.

2. Южно-Китайское море.

Южно-Китайское море признано одним из самых грязных морей Южного полушария. Основной источник загрязнения — промышленные предприятия, сливающие свои отходы в море. Также туда попадает гигантское количество бытового мусора с берегов Индонезии, Филиппинских островов, Вьетнама. Их подхватывает течение и уносит в открытый океан. Также высокому уровню загрязнения Южно-Китайского моря способствует хорошо развитое судоходство. Наиболее грязная вода у побережья и в зоне портов. Из-за активного промышленного развития экологии моря наносится большой урон. Гибнут коралловые рифы, расположенные в Южно-Китайском море. Их количество сократилось на 80%. Ежегодно Китай сбрасывает в воды несколько миллиардов промышленных отходов. Правительство Китая не уделяет достаточно внимания охране окружающей среды. Эта страна стоит на первом месте по уровню загрязнения водных ресурсов.

3. Японское море.

Японское море является составной частью Тихого океана. Мусор с его берегов относится течением Куросио внутрь Большого тихоокеанского водоворота. Загрязнение моря — основная экологическая проблема Японии. Оно осуществляется выводом сточных вод с производственных предприятий. Большую роль в этом играет добыча и переработка нефти. Также бывают утечки при перевозке нефтепродуктов танкерами. Вдобавок ко всему Японское море заражено радиоактивными веществами. Множество видов рыб, обитающих в этих водах, впитывают токсичные элементы. При этом наносится вред не только окружающей среде, но и возникает опасность для человека, который использует морепродукты в пищу.

1. 6. Пути решения проблемы.

Ученые изучили Большое тихоокеанское мусорное пятно и обнаружили несколько эффективных решений для очистки океана:

- Бонны – плавучие ограждения из специальной пленки. Используются в борьбе с нефтяной пленкой, ограничивая круг ее распространения. Их устанавливают в пределах конкретной загрязненной зоны и постепенно сокращают ее площадь. Существует несколько видов бонн – надувные, всплывающие, приливные, аварийные. Их отличие заключается в методе «вылавливания» загрязняющей пленки.

Однако главная проблема состоит в том, что эта загрязненная область достаточно велика, и находится далеко от берегов, поэтому ни одна страна мира не приступила к ее очищению. Тихий океан слишком глубок, чтобы добраться ко дну, а сети маленькие, чтобы захватывать мусор, и в них непреднамеренно могут попадать морские обитатели.

- Захватывающие платформы. Это 600-метровая пластиковая трубка, меняющая форму в зависимости от волны, ветра и объемов выловленного мусора. Сохраняет «улов» внутри специального хранилища. Она была изобретена голландским ученым Бояном Слатом и реализована в 2013 году в рамках проекта «Очистка океана».

- Сокращение использования пластмассы и поощрение использования биоразлагаемых и многоразовых материалов. Ученые согласны с тем, что наилучшим решением для очистки Большого тихоокеанского мусорного пятна является